改善空中交通安全的自愈材料

在汽车和航空航天工业中，对可回收和可治疗的复合材料的需求不断增长。该材料具有很高的机械强度，并应用于开发高级树脂，使飞机部件更耐用

自愈材料的灵感来自大自然——生物体内伤口和割伤的自然愈合方式。对于结构材料来说，长时间的降解会产生微裂纹，从而导致材料失效。因此，传统的热固性材料在断裂或使用过程中容易损坏，导致其安全性和使用寿命急剧下降。对可回收和可治愈的热固性聚合物材料的探索需求量很大，因为它不仅可以克服与损伤诊断相关的困难，还可以包括适当的干预措施来恢复(以及随后)回收材料的功能。不同的概念产生的材料，能够自主修复或通过外部刺激，如热，光，或压力，已经通过各种方法设计，如胶囊共价系统，其中催化剂的成本，稳定性和处理仍然是一个挑战。

由科学与工程研究委员会(塞尔维亚)资助的一个项目，旨在研究用于航空航天应用的纤维增强自修复复合材料的发展，其中由应力引起的小裂缝应该能够在低温下“修复”。为了与工业重要性相匹配，在不牺牲键交换能力的情况下提高机械强度仍然限制了它们的实际应用，然而，这些限制可以通过纤维增强自修复复合材料的发展来克服。这是为了确保空中交通更加安全，并使飞机部件更耐用。

在制备自修复复合材料的过程中，采用了两种不同的策略，其中第一个概念是使用聚合物，其分子链在材料出现裂缝后自动相互关联，而这一过程无需外部机械干预或温度升高。然而，对于飞机部件的使用，这种反应也必须在较低的温度下进行，以便在飞行过程中即使是轻微的损坏也能得到补救。第二个概念涉及玻璃体(一种材料，具有热固性聚合物，如机械性能/耐久性和热塑性，如延展性/加工性)。换句话说，玻璃体具有热固性和热塑性聚合物的优点。由于其结合的动态共价自适应网络，vitrimers可以快速重组其裂解键而不会失败。玻璃体的结合动态共价自适应网络交换行为允许它们在大多数执行材料中进行再加工/回收。鉴于基于热固性聚合物的产品中有大量不可回收的废物，玻璃聚合物概念的潜力非常有吸引力，它满足了最近不断增长的需求，即创造具有高效可回收性的聚合物，同时需要减少二氧化碳排放和石油资源消耗。

考虑到对具有高机械强度的可回收和可治愈的复合材料的需求不断增加，特别是对汽车和航空航天工业中高级树脂的未来发展，上述策略的结合可能是有价值的。

(作者为上海外国语大学工程学院应用科学系高级副教授)